利用廢橡膠生產的硫化膠粉與橡塑材料共混的方法
2023-05-29 21:04:11
專利名稱：利用廢橡膠生產的硫化膠粉與橡塑材料共混的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用廢輪胎等廢橡膠製品生產的硫化膠粉與橡塑材料共混應用的方法，屬廢橡膠資源化利用的領域。背景技術：
以廢輪胎等廢橡膠製品(即硫化橡膠)粉碎製成硫化膠粉，是目前廢橡膠回收利用的主 要途徑。經機械粉碎製成的硫化膠粉雖然是小顆粒的粉粒，但其結構仍然是硫化橡膠的在 交聯網點處形成的一硫化物、二硫化物和多硫化物三種硫鍵狀態的網狀結構，是化學交聯、 物理凝聚的無規高分子彈性體。在與其它聚合物共混應用時，與摻用基質材料的相容性很 差，與橡膠材料的共混體系是半相容體系，與塑料材料的共混體系是不相容體系。目前對硫 化膠粉進行表面活化和改性處理的方法，都是期望通過提高硫化膠粉與基質材料兩相界面 的黏合或交聯的水平，以改善共混製品的性能指標和使用效果。因未妥善解決硫化膠粉與 摻用體系的相容性問題，無法提高硫化膠粉的摻用量，也不可能有效改善和提高製品的使 用性能。因此，在基本保證製品使用性能或全面提高製品綜合性能的前提下，加大硫化膠粉 摻用量，降低製品原料成本，必須採用行之有效的增容技術。這也正是硫化膠粉擴大應用範 圍，提高使用價值和加工製品的性能價格比，從
而實現利用廢輪胎等廢橡膠製品生產硫化膠粉的產業發展的關鍵所在。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，提供一種對利用廢橡膠生產的硫化膠粉進行增加相 容性的改性處理而得到的活性硫化膠粉，並與熱塑性塑料和熱塑性橡膠進行共混應用的方 法。本發明的目的是這樣實現的一種利用廢橡膠生產的硫化膠粉與橡塑 材料共混應用的方法，所述方法包括以下工藝步驟
步驟一、粒徑150微米以下(即通過100目篩)的廢輪胎硫化膠粉投入混合機(或捏合 機)內，加入複合助劑並攪拌混合均勻，即得到活性硫化膠粉；
步驟二、將活性硫化膠粉與熱塑性塑料或熱塑性橡膠均作為主要原料按照一定配比， 與加工配合劑進行投料初混；
步驟三、初混後的物料可以直接進行熔融成型加工，也可通過熔融共混，用擠出機先制 成粒料，再次配料後進行成型加工。成型方法均為擠出成型、注射成型、壓延成型。本發明中所述的製取活性硫化膠粉的複合助劑包括活性分散劑和增容改性劑。其 中，活性分散劑是黃原酸鹽類、松香系衍生物、高分子脂肪酸類中的至少一種化合物，其用 量各是硫化膠粉重量的0.01 10% ；增容改性劑是戊二烯石油樹脂類、二甲苯-甲醛樹脂 類、脂肪族醯胺類中的至少一種化合物，其用量各是硫化膠粉重量的0. 01 10%。複合助劑 的選擇根據活性硫化膠粉不同的摻用用途而定，例如對於摻用於熱塑性塑料的活性
硫化膠粉，其活性分散劑是黃原酸鹽類、松香系衍生物中的至少一種化合物，以正丁基 黃原酸鈉、歧化松香、聚合松香為佳；增容改性劑是戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、高 分子脂肪酸醯胺類中的至少一種化合物，以間戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、硬脂酸醯胺、油酸醯胺為佳。對於摻用於熱塑性橡膠的活性硫化膠粉，其活性分散劑是黃原酸鹽 類、松香系衍生物中的至少一種化合物，以正丁基黃原酸鋅、氫化松香、馬來松香為佳；增容 改性劑是戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、高分子脂肪酸醯胺類中的至少一種化合物， 以雙環戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、硬脂酸醯胺、芥酸醯胺為佳。
本發明根據結構相似相容的原理，對硫化膠粉進行以增容為主要目的的改性處 理，通過複合助劑與機械剪切作用的結合，得到增容改性的活性硫化膠粉。複合助劑包括活 性分散劑和增容改性劑。在機械剪切作用下，活性分散劑塗覆於粉粒表面並經過浸潤作用 滲透進入表面層，使得粉粒外層網狀結構鬆弛，交聯網點處的硫鍵在機械剪切作用下易被 切斷，彈性硫化部分解聚，網狀結構受到破壞，不具有彈性並恢復可塑性和黏性。雖然硫化 膠粉的粉粒表面爛而黏，形成塑化狀態，但其內核部分並未變化，仍然是硫化橡膠的三維空 間網狀結構。在機械剪切作用和物料自摩擦升溫的作用下，物料的分子運動加快，促進複合 助劑成分的擴散滲透，加快粉粒外層網狀結構鬆弛和解聚速度。增容改性劑在這種爛而黏 的粉粒表面易於塗覆，並經過浸潤和滲透進入表面層，形成與摻用基質材料結構類似的表 面過渡層結構，以提高共混體系的相容性。所得的經過增加相容性的改
性處理的活性膠粉，其粉粒內核部分仍然保持硫化橡膠物性，但其表面層已經塑化，並 形成與摻用基質材料結構類似的硫化膠粉_基質材料的表面過渡層結構。因此，在共混體 系中容易形成均一的共混物，共混體系的分散均勻性、界面相容性和界面結合力均得到有 效提高，在基本保證製品使用性能或全面提高製品綜合性能的前提下，可顯著增加摻用量， 並擴大應用範圍和提高使用價值。利用這種活性硫化膠粉與熱塑性塑料、熱塑性橡膠進行共混應用，其方法是將這 種活性硫化膠粉與熱塑性塑料或熱塑性橡膠均作為主要原料按照一定配比，與加工配合劑 進行初混後，再熔融共混，即可直接以擠出、注射或壓延方法成型；或熔融共混擠成粒料，提 供給成型工廠經再次配料熔融後，以擠出、注射或壓延方法成型。本發明的有益效果是
以這種活性硫化膠粉與摻用基材進行共混應用，可增加聚合物之間的相容性，物料體 系容易形成均一的共混物；因而可顯著加大摻用量，明顯降低原料成本，並有效提高共混體 系的分散均勻性、界面相容性和界面結合力。所得製品的彈性、韌性、抗衝擊、抗彎曲折斷及 耐高溫、低溫等性能均顯著提高，基本性能得到全面的改善。成型製品具有優良的物理化學 性能，可製作管材、管件，板材、片材，包裝材料和容器，工業配件，電纜、電線，建築材料，鞋 製品，泡沫材料等各種製品，廣泛應用於工業加
工、農林牧漁業、水利、電力、石化、採礦、建築、交通運輸等行業領域。
圖1為本發明的生產工藝流程圖。具體實施例方式
下面提供本發明的實施例，並結合附圖加以說明(使用複合助劑的各化合物的百分比 分別表示與硫化膠粉的重量比)。實施例1 摻用於熱塑性塑料的活性硫化膠粉製備及共混應用
步驟一、粒徑150微米以下(即通過100目篩)的廢輪胎硫化膠粉投入混合機(或捏合 機)內，並按以下配比投入複合助劑活性分散劑正丁基黃原酸鈉，1.0%，歧化松香、聚合松香，各0. 5% ；增容改性劑間戊二烯石油樹脂，1. 0%，二甲苯-甲醛樹脂，0. 5%，硬脂酸醯胺、 油酸醯胺，各0. 5%。攪拌5 10分鐘初混均勻。步驟二、與熱塑性塑料進行共混，投料配比聚苯乙烯/PS，20%;線性低密度聚乙烯/LLDPE，20% ；氯化聚乙烯/CPE，10% ；活性硫化膠粉，50% ；加工配合劑品種及用量，複合抗 氧劑 1010,0. 3%ο步驟三、用擠出機熔融共混製成粒料，再壓延成型加工。檢測指標強度，彡10. OMpa ；扯斷伸長率，彡500%。實施例2 摻用於熱塑性橡膠的活性硫化膠粉製備及共混應用
步驟一、粒徑150微米以下(即通過100目篩)的廢輪胎硫化膠粉投入混合機(或捏合 機)內，並按以下配比投入複合助劑活性分散劑正丁基黃原酸鋅，1.0%，氫化松香、馬來松 香，各0. 5%;增容改性劑雙環
戊二烯石油樹脂，1. 0%，二甲苯-甲醛樹脂，0. 5%，硬脂酸醯胺、芥酸醯胺，各0. 5%。攪拌 5 10分鐘初混均勻。步驟二、與熱塑性橡膠進行共混，投料配比苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物 /SBS，60% ；活性硫化膠粉，40% ；配合劑品種及用量，複合抗氧劑1010，0. 3%。步驟三、用開煉機熔融共混製成片料，直接壓延成型加工。檢測指標強度，彡8. 5Mpa ；扯斷伸長率，彡850%。
權利要求
一種利用廢橡膠生產的硫化膠粉與橡塑材料共混的方法，其特徵在於所述方法包括以下工藝步驟步驟一、粒徑150微米以下的廢輪胎硫化膠粉投入混合機或捏合機內，加入複合助劑並攪拌混合均勻，即得到活性硫化膠粉；步驟二、將活性硫化膠粉與熱塑性塑料或熱塑性橡膠均作為主要原料按照一定配比，與加工配合劑進行投料初混；步驟三、初混後的物料可以直接進行熔融成型加工；也可通過熔融共混，用擠出機先製成粒料，再次配料後進行成型加工，成型方法均為擠出成型、注射成型、壓延成型；所述的製取活性硫化膠粉的複合助劑包括活性分散劑和增容改性劑。其中，活性分散劑是黃原酸鹽類、松香系衍生物、高分子脂肪酸類中的至少一種化合物，其用量各是硫化膠粉重量的0.01～10％；增容改性劑是戊二烯石油樹脂類、二甲苯-甲醛樹脂類、脂肪族醯胺類中的至少一種化合物，其用量各是硫化膠粉重量的0.01～10%。複合助劑的選擇根據活性硫化膠粉不同的摻用用途而定，例如對於摻用於熱塑性塑料的活性硫化膠粉，其活性分散劑是黃原酸鹽類、松香系衍生物中的至少一種化合物，以正丁基黃原酸鈉、歧化松香、聚合松香為佳；增容改性劑是戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、高分子脂肪酸醯胺類中的至少一種化合物，以間戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、硬脂酸醯胺、油酸醯胺為佳。對於摻用於熱塑性橡膠的活性硫化膠粉，其活性分散劑是黃原酸鹽類、松香系衍生物中的至少一種化合物，以正丁基黃原酸鋅、氫化松香、馬來松香為佳；增容改性劑是戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、高分子脂肪酸醯胺類中的至少一種化合物，以雙環戊二烯石油樹脂、二甲苯-甲醛樹脂、硬脂酸醯胺、芥酸醯胺為佳。
2.根據權利要求1所述的一種利用廢橡膠生產的硫化膠粉與橡塑材料共混的方法，其 特徵在於所述摻用於熱塑性塑料的活性硫化膠粉製備及共混步驟一、粒徑150微米以下(即通過100目篩)的廢輪胎硫化膠粉投入混合機(或捏合 機)內，並按以下配比投入複合助劑活性分散劑正丁基黃原酸鈉，1.0%，歧化松香、聚合松 香，各0. 5% ；增容改性劑間戊二烯石油樹脂，1. 0%，二甲苯-甲醛樹脂，0. 5%，硬脂酸醯胺、 油酸醯胺，各0. 5%。攪拌5 10分鐘初混均勻。步驟二、與熱塑性塑料進行共混，投料配比聚苯乙烯/PS，20% ；線性低密度聚乙烯/ LLDPE，20% ；氯化聚乙烯/CPE，5% ；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/SBS，5% ；活性硫化 膠粉，50% ；配合劑品種及用量，常規。步驟三、用擠出機熔融共混製成粒料，再壓延成型加工。
3.根據權利要求1所述的一種利用廢橡膠生產的硫化膠粉與橡塑材料共混的方法，其 特徵在於所述摻用於熱塑性橡膠的活性硫化膠粉製備及共混步驟一、粒徑150微米以下(即通過100目篩)的廢輪胎硫化膠粉投入混合機(或捏合 機)內，並按以下配比投入複合助劑活性分散劑正丁基黃原酸鋅，1.0%，氫化松香、馬來松 香，各0. 5% ；增容改性劑雙環戊二烯石油樹脂，1. 0%，二甲苯-甲醛樹脂，0. 5%，硬脂酸醯 胺、芥酸醯胺，各0. 5%。攪拌5 10分鐘初混均勻。步驟二、與熱塑性橡膠進行共混，投料配比苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/ SBS，60% ；活性硫化膠粉，40% ；配合劑品種及用量，常規。步驟三、用開煉機熔融共混製成片料，直接壓延成型加工。
全文摘要
本發明涉及一種利用廢橡膠生產的硫化膠粉與橡塑材料共混的方法，所述方法包括以下工藝步驟一、粒徑150微米以下的廢輪胎硫化膠粉投入混合機或捏合機內，加入複合助劑並攪拌混合均勻，即得到活性硫化膠粉；二、將活性硫化膠粉作為原料組份之一，與熱塑性塑料或熱塑性橡膠及其他配合劑進行投料初混；三、初混後的物料可以直接進行熔融成型加工；也可通過熔融共混，用擠出機先製成粒料，再次配料後進行成型加工，成型方法均為擠出成型、注射成型、壓延成型。所述的製取活性硫化膠粉的複合助劑包括活性分散劑和增容改性劑。這種活性硫化膠粉可明顯加大摻用量，顯著降低製品原料成本，有效提高分散均勻性、界面相容性和界面結合力，所得製品的基本性能得到全面的改善。
文檔編號C08J11/28GK101798407SQ201010150849
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月20日 優先權日2010年4月20日
發明者周子凱 申請人:周子凱